Die Temperatur des Weltalls

Kinder sind wissensdurstig und können einen bisweilen mit Fragen
löchern. Manchmal steht man dann da und weiß nicht, was man antworten
soll. So erging es der Autorin, als sie nach der Temperatur des
Weltalls gefragt wurde. Antworten liefert das heutige Thema des
Tages.

So ging es Ihnen sicherlich auch schon einmal, zumindest, wenn Sie
Umgang mit Kindern haben: Nichtsahnend gehen Sie spazieren und
urplötzlich fragt der kleine neugierige Mensch neben Ihnen: "Warum
sind die Wolken weiß und die dort sind grau? Wieso färben sich die
Blätter braun? Warum ist Lava rot? Und wie tief ist eigentlich das
Meer?" So geht es manchmal munter weiter? Neulich fragte die Tochter
der Autorin: "Mama, wieso ist es im Weltraum kalt? Und wie kalt ist
es genau?" Wenn man nie darüber nachgedacht hat, fällt einem in solch
einem Moment keine korrekte Antwort ein. So fand sich schnell ein
neues Thema des Tages, dessen Antworten vielleicht auch Sie
interessieren.

Die erste Frage lässt sich relativ einfach beantworten. Dafür machen
wir einen kurzen Ausflug in die Physik und schauen, wie die
Temperatur dort definiert ist: Egal um welchen materiellen Stoff es
sich handelt - ob fest, flüssig oder gasförmig - es wird davon
ausgegangen, dass jeder Stoff aus vielen kleinen Teilchen, den
sogenannten Atomen oder Molekülen, besteht. Auch wenn es nicht so
wirkt, bewegen sich diese Teilchen zu jeder Zeit und haben aufgrund
dieser Bewegung eine Energie. Dieser Energie wird eine Temperatur
zugeordnet. Das heißt, je höher die Temperatur ist, desto schneller
bewegen sich die Teilchen und andersherum.

Die Teilchen in unserer Luft auf der Erde sind so zahlreich, dass sie
häufig aneinanderstoßen und dadurch in etwa dieselbe Energie - oder
auch dieselbe Temperatur - aufweisen. Dies wird "thermisches
Gleichgewicht" genannt. Im Weltall herrscht allerdings fast ein
ideales Vakuum vor, also ein sehr teilchenarmer Raum. Dass dort
Teilchen aneinanderstoßen, um Energie auszugleichen, passiert
aufgrund der geringen Dichte relativ selten. Das Weltall ist von
einem thermischen Gleichgewicht Lichtjahre entfernt. Könnte man nun
rein plakativ sagen: dort, wo nichts ist, kann sich auch nichts
erwärmen und demnach liegt die Temperatur im All beim absoluten
Nullpunkt?

Moment! Das sind zwei Paar Schuhe! Erstens, "dort, wo nichts ist,
kann sich nichts erwärmen" ist nicht GANZ richtig. Die Teilchen, die
durchs Weltall fliegen, wie zum Beispiel die Teilchen des
Sonnenwindes, haben tatsächlich die Temperatur der Sonnenoberfläche,
also mehrere Millionen Grad, denn sie besitzen deren Energie. Aber
die Teilchen sind in solch geringer Anzahl vorhanden, dass sie kaum
ein anderes Teilchen treffen, um mit diesem Energie auszugleichen.
Zudem sind sie so klein, dass sie beim Aufprall auf ein größeres
Objekt (wie Weltraumschrott) kaum eine Erhöhung dessen Temperatur zur
Folge hätten.

Zweitens liegt die Temperatur des Weltalls nicht beim absoluten
Nullpunkt. Der absolute Temperaturnullpunkt ist jene Temperatur, bei
der sich kein Teilchen mehr bewegen würde. Diese Temperatur beträgt
minus 273,15 Grad Celsius oder auch 0 Kelvin (internationale
Standardeinheit für Temperatur). Allerdings fand der deutsche
Physiker Walther Nernst heraus, dass der absolute Nullpunkt nicht
erreichbar und auch nicht messbar ist.

Aber welche Temperatur hat denn nun das Weltall? Als der Urknall
stattfand, herrschte eine immens hohe Temperatur. Doch durch die
Expansion des Universums verringerte sie sich nach und nach.
Wissenschaftler können diese noch aus der Zeit "kurz" nach dem
Urknall stammende Mikrowellen-Hintergrundstrahlung messen und über
deren Energie auf die Temperatur schließen. So fanden sie heraus,
dass die Temperatur im Weltraum - zumindest abseits von Gestirnen -
circa minus 270 Grad Celsius beträgt.

Vielleicht hilft Ihnen diese Erklärung nun auch weiter, wenn Sie mal
von Ihrem Nachwuchs gelöchert werden! Falls Sie auch ungeklärte
Kinderfragen haben, schicken Sie uns diese doch! Daraus lässt sich
bei Gelegenheit bestimmt wieder ein Thema des Tages machen.


Dipl.-Met. Julia Fruntke
Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 15.11.2021

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